一种具有花纹表面效果的滚塑复合材料

摘要

本发明公开了一种具有花纹表面效果的滚塑复合材料，涉及滚塑复合材料技术领域，由以下质量百分比计的组分混合制成：低粘膜温度粉末1‑19.9%。高粘膜温度粉末80.1‑99%，本发明基于材料粘膜温度的差异，通过控制材料配比，一次投料制备得到具有花纹表面效果的滚塑复合材料，表面花纹占比大，且本发明的制备方法简单，成本低，无需复杂设备，易实现工业化操作。

权利要求

1.一种具有花纹表面效果的滚塑复合材料，其特征在于，由以下质量百分比计的组分混合制成：低粘膜温度粉末1‑19.9%，高粘膜温度粉末80.1‑99%；

所述低粘膜温度粉末和高粘膜温度粉末的粘膜温度差异≥10℃；

所述粘膜温度差异为低粘膜温度粉末和高粘膜温度粉末开始附着在模具上的初始温度的不同；所述高粘膜温度粉末附着在模具上形成内层，低粘膜温度粉末富集在外层形成花纹表面效果；

所述低粘膜温度粉末由以下质量百分比计的组分混合制成：基体树脂：60%‑95%，附着剂5%‑40%；所述高粘膜温度粉末由以下质量百分比计的组分混合制成：基体树脂：90%‑

99.9%，离型剂0.1%‑10%；所述低粘膜温度粉末和高粘膜温度粉末的堆积密度为0.200‑3

0.500g/cm，粉体流动性≤28s/100g，粒径分布D95≤500um。

2.根据权利要求1所述的一种具有花纹表面效果的滚塑复合材料，其特征在于，所述附着剂选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、褐煤蜡、微晶蜡、乙烯‑乙酸乙烯共聚蜡、氧化聚乙烯蜡、POE、EAA、聚乙烯接枝物、POE接枝物中的一种或两种以上的组合物。

3.根据权利要求1所述的一种具有花纹表面效果的滚塑复合材料，其特征在于，所述离型剂选自二氧化硅、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸三甲基氯化铵、硬脂酸二甲基戊基氯化铵、烷基叔胺硝酸盐、三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐、N，N‑十六烷基乙基吗啉硫酸乙酯盐、烷基磺酸钠、烷基磷酸酯、聚丙烯酸盐、聚苯乙烯磺酸盐、乙氧基化烷基胺、乙氧基月桂酸胺、磷酸二月桂酯、甘油单硬脂酸酯、两性烷基咪唑啉盐、烷基氨基酸中的一种或两种以上的组合物。

4.根据权利要求1所述的一种具有花纹表面效果的滚塑复合材料，其特征在于，所述基体树脂选自聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氨酯、聚乳酸、聚碳酸酯、ABS、聚苯乙烯、弹性体及其衍生物，以及其阻燃、发泡、耐候、交联、染色改性材料的一种或两种以上的组合物。

说明书

一种具有花纹表面效果的滚塑复合材料

技术领域

[0001] 本发明涉及滚塑复合材料，尤其涉及一种具有花纹表面效果的滚塑复合材料。

背景技术

[0002] 滚塑成型是一种利用旋转的模具进行加工的塑料加工方式，其加工过程是，将塑料粉末或浆料投入模具，闭合后的模具在设备上进行旋转或摇摆，同时通过明火或热风对
模具外部进行加热，塑料粉末或浆料在受热的状态下在模内内部翻转、流动，温度达到软化
点后逐步涂布到模具内表面，熔融并凝结，将模具放于自然环境下或通过水、雾、风等介质
进行冷却后拆模取出制品。在加热过程中，塑料粉末的温度在模具面指向模具内部方向逐
渐降低。

[0003] 现有技术中，使用滚塑工艺制造具有仿石、仿木等特殊花纹表面效果的制品已经有多种技术方案，例如公告号为CN102010542B的专利一种仿大理石花纹滚塑专用料及其制
备方法利用高密度聚乙烯和低密度聚乙烯熔体流动速率和熔点的差异，同时控制基础树脂
和仿大理石花纹的花纹粒子的粒径粗细和粒径分布的方法，解决了花纹模糊等现象。公告
号为CN105754198A的专利一种具有特殊表面效果的滚塑成型用聚乙烯材料及其制备方法
通过将聚乙烯蜡乳液包覆在塑料粉末表面，可以使不同表面能的塑料粉末消除期间的表面
能差异，这可以使用同种材质的线型低密度聚乙烯制作特殊表面效果的滚塑制品，具有花
纹清晰、均匀、视觉感受突出的效果。然而上述制备方法制备工艺较为复杂，利用熔体流动
速率和熔点的差异容易导致制品表面不平整，使用聚乙烯蜡乳液包覆塑料粉末会导致包覆
不均匀，增加工艺难度。

发明内容

[0004] 本发明是为了克服目前使用滚塑工艺制造具有仿石、仿木等特殊花纹表面效果的制品工艺复杂，难度大，制品表面不均匀，表面不平整等问题，提出了一种具有花纹表面效
果的滚塑复合材料。

[0005] 为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

[0006] 一种具有花纹表面效果的滚塑复合材料，由以下质量百分比计的组分混合制成：低粘膜温度粉末1‑19.9％。高粘膜温度粉末80.1‑99％。

[0007] 在本发明中，材料的粘膜温度的差异，即材料开始附着在模具上的初始温度的不同，是促使在滚塑材料分层的核心因素，如果两种不同材料的粘膜温度不同，在滚塑过程
中，低粘膜温度的粉末会先附着到模具上形成外层，高粘膜温度的粉末后附着到模具上形
成内层。并且，当低粘膜温度粉末的比例较少时，在厚度方向形成不均一分布，此时低粘膜
温度材料富集在外层形成花纹表面效果。

[0008] 作为优选，低粘膜温度粉末和高粘膜温度粉末的粘膜温度差异≥10℃。

[0009] 两种材料之间的粘膜温度差距越大，滚塑制品的分层成型的趋势越明显，当两种材料的粘膜温度超过最低值10℃时，可以形成基本分开的双层滚塑制品，而当粘膜温度小
于10℃时，制备得到的滚塑制品断层中分界线非常模糊，甚至无分界线，滚塑制品未形成双
层。

[0010] 作为优选，低粘膜温度粉末由以下质量百分比计的组分混合制成：基体树脂：60％‑95％，附着剂5％‑40％。

[0011] 粉末附着在金属模具上的机理有三种，一是静电吸附，二是熔融粘结，三是形成化学键。在基体树脂中添加低熔点物质或含羰基、酸酐、酯基等可和金属形成化学键的物质，
可促使基体树脂提前附着到模具上，形成低粘膜温度粉末，但这类附着剂的含量不能过多，
太多可导致粉末性能下降或造成制品脱模困难。

[0012] 作为优选，所述附着剂选自聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、褐煤蜡、石蜡、微晶蜡、乙烯一乙酸乙烯共聚蜡、氧化聚乙烯蜡、POE、EVA、EAA、聚乙烯接枝物、POE接枝物中的一种或两种以
上的组合物。

[0013] 上述附着剂与基体树脂具有较好的混溶性，其中蜡类附着剂可使粉末在低温下进行熔融粘结，EVA、EAA和接枝物类可与金属模具形成化学结合力，使粉末提前着模。

[0014] 作为优选，所述高粘膜温度粉末由以下质量百分比计的组分混合制成：基体树脂：90％‑99.9％，离型剂0.1％‑10％。

[0015] 离型剂的作用是促使粉末消除静电吸附，或在粉末制粉过程中圆滑粉末外形，提高粉末流动性，造成着模温度高于普通粉末的作用。同等的，离型剂含量需要控制，高含量
的离型剂会造成材料性能恶化。

[0016] 作为优选，所述离型剂选自二氧化硅、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺、硬脂酸三甲基氯化铵、硬脂酸二甲基戊基氯化铵、烷基叔胺硝酸盐、三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐、
N，N‑十六烷基乙基吗啉硫酸乙酯盐、烷基磺酸钠、烷基磷酸酯、聚丙烯酸盐、聚苯乙烯磺酸
盐、乙氧基化烷基胺、乙氧基月桂酸胺、磷酸二月桂酯、甘油单硬脂酸酯、乙氧基月桂酸胺、
两性烷基咪唑啉盐、烷基氨基酸中的一种或两种以上的组合物。

[0017] 在离型剂中，二氧化硅、油酸酰胺、芥酸酰胺、硬脂酸酰胺可提高粉末流动性，硬脂酸二甲基戊基氯化铵、烷基叔胺硝酸盐、三羟乙基甲基季铵硫酸甲酯盐、N，N‑十六烷基乙基
吗啉硫酸乙酯盐、烷基磺酸钠、烷基磷酸酯、聚丙烯酸盐、聚苯乙烯磺酸盐、乙氧基化烷基
胺、乙氧基月桂酸胺、磷酸二月桂酯、甘油单硬脂酸酯、乙氧基月桂酸胺、两性烷基咪唑啉
盐、烷基氨基酸可消除粉末的静电吸附。

[0018] 作为优选，所述低粘膜温度粉末和高粘膜温度粉末的堆积密度为0.200‑0.500g/3
cm，粉体流动性≤28s/100g，粒径分布D95≤500um。

[0019] 粉末在上述堆积密度、粉体流动性和粒径分布下，加工性能更好。

[0020] 作为优选，基体树脂选自聚乙烯、聚丙烯、尼龙、聚氨酯、聚乳酸、聚碳酸酯、ABS、聚苯乙烯、聚酯、弹性体及其衍生物，以及其阻燃、发泡、耐候、交联、染色改性材料的一种或两
种以上的组合物。

[0021] 制备低粘膜温度粉末和高粘膜温度粉末的基体树脂可以选用同种树脂，也可以选用不同种树脂。这是由于相同的基体树脂，也可以通过添加附着剂、离型剂，通过改变粒径、
粉末流动性等方式改变其粘膜温度。

[0022] 因此，本发明具有如下有益效果：

[0023] (1)本发明基于材料粘膜温度的差异，通过控制材料配比，一次投料制备得到具有花纹表面效果的滚塑复合材料，表面花纹占比大；

[0024] (2)本发明的制备方法简单，成本低，无需复杂设备，易实现工业化操作。

具体实施方式

[0025] 下面结合具体实施方式对本发明做进一步的描述。

[0026] 实施例1：将聚乙烯(R548U,镇海炼化)95Kg，EVA(742，美国杜邦)5kg,混合后通过双螺杆挤出机造粒，塑料磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝425um，粉末流动性25s/100g，堆积
3
密度为0.300g/cm的低粘膜温度白色粉末；将聚乙烯(R548U,镇海炼化)99.9Kg，二氧化硅
(AB90，美国PQ)0.1kg,混合后通过双螺杆挤出机造粒，塑料磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝
3
475um，粉末流动性23s/100g，堆积密度为0.350g/cm的高粘膜温度黑色粉末；将低粘膜温
度粉末0.03Kg，高粘膜温度粉末2.97Kg混合后投入滚塑模具，在旋转速度15rpm的条件下进
行滚塑成型。

[0027] 实施例2：将聚乙烯(8008,福建联合)60Kg，马来酸酐接枝POE(493D，美国杜邦)40kg,混合后通过双螺杆挤出机造粒，塑料磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝435um，粉末流动
3
性26s/100g，堆积密度为0.280g/cm 的低粘膜温度红色粉末；将聚乙烯(8008,福建联合)
90Kg，仲烷基磺酸钠(H95，德国朗盛)10kg,混合后通过双螺杆挤出机造粒，塑料磨粉机磨
3
粉，制作成粒径D95＝465um，粉末流动性25s/100g，堆积密度为0.300g/cm的高粘膜温度本
色粉末；将低粘膜温度粉末0.3Kg，高粘膜温度粉末2.7Kg混合后投入滚塑模具，在旋转速度
15rpm的条件下进行滚塑成型。

[0028] 实施例3：将POE(8450,道化学)80Kg，EAA(30307，美国杜邦)20kg,混合后通过双螺杆挤出机造粒，塑料磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝425um，粉末流动性25s/100g，堆积密度
3
为0.300g/cm的低粘膜温度黄色粉末；将聚乙烯(50035E,沙特sabic)99Kg，硬脂酸乙氧基
酰胺(A4‑88，佳华精化)1kg，二氧化硅(AB90，美国PQ)2kg,混合后通过双螺杆挤出机造粒，
3
塑料磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝475um，粉末流动性21s/100g，堆积密度为0.500g/cm的
高粘膜温度绿色粉末；将低粘膜温度粉末0.597Kg，高粘膜温度粉末2.403Kg混合后投入滚
塑模具，在旋转速度15rpm的条件下进行滚塑成型。

[0029] 对比例1：将聚乙烯(R548U,镇海炼化)塑料磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝425um，粉末流动性25s/100g的白色粉末A；将聚乙烯(R548U,镇海炼化)在塑料磨粉机磨粉，制作成
粒径D95＝425um，粉末流动性23s/100g的黑色粉末B；将白色粉末A 0.3Kg，黑色粉末B 3Kg
混合后投入滚塑模具，在旋转速度15rpm的条件下进行滚塑成型。

[0030] 对比例2：将聚乙烯(8008,福建联合)塑料磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝425um，粉3
末流动性25s/100g，堆积密度为0.300g/cm的红色粉末A；将聚乙烯(8008,福建联合)塑料
3
磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝425um，粉末流动性25s/100g，堆积密度为0.300g/cm的本色
粉末B；将低粘膜温度粉末0.3Kg，高粘膜温度粉末3Kg混合后投入滚塑模具，在旋转速度
15rpm的条件下进行滚塑成型。

[0031] 对比例3：将POE(8450,道化学)塑料磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝375um，粉末流3
动性30s/100g，堆积密度为0.180g/cm的黄色粉末A；将聚乙烯(50035E,沙特sabic)塑料磨
3
粉机磨粉，制作成粒径D95＝525um，粉末流动性20s/100g，堆积密度为0.550g/cm的绿色粉
末B；将低粘膜温度粉末0.3Kg，高粘膜温度粉末3Kg混合后投入滚塑模具，在旋转速度15rpm
的条件下进行滚塑成型。

[0032] 对比例4：将POE(8450,道化学)80Kg，EAA(30307，美国杜邦)20kg,混合后通过双螺杆挤出机造粒，塑料磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝425um，粉末流动性25s/100g，堆积密度
3
为0.300g/cm 的黄色粉末A；将聚乙烯(50035E,沙特sabic)99Kg，硬脂酸乙氧基酰胺(A4‑
88，佳华精化)1kg，二氧化硅(AB90，美国PQ)2kg,混合后通过双螺杆挤出机造粒，塑料磨粉
3
机磨粉，制作成粒径D95＝475um，粉末流动性28s/100g，堆积密度为0.250g/cm的绿色粉末
B；将粉末A0.9Kg，粉末B2.1Kg混合后投入滚塑模具，在旋转速度15rpm的条件下进行滚塑成
型。

[0033] 对比例5：将POE(8450,道化学)50Kg，EAA(30307，美国杜邦)50kg,混合后通过双螺杆挤出机造粒，塑料磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝425um，粉末流动性28s/100g的黄色粉末
A；将聚乙烯(50035E,沙特sabic)85Kg，硬脂酸乙氧基酰胺(A4‑88，佳华精化)10kg，二氧化
硅(AB90，美国PQ)5kg,混合后通过双螺杆挤出机造粒，塑料磨粉机磨粉，制作成粒径D95＝
475um，粉末流动性28s/100g的绿色粉末B；将粉末A0.3Kg，粉末B3Kg混合后投入滚塑模具，
在旋转速度15rpm的条件下进行滚塑成型。

[0034] 本发明中的粘膜温度使用模内测温仪进行测量，粉体粒径使用激光粒度分布仪进行测量，粉体流动性使用ARM标准进行测量。并且为了观察滚塑制品表面花纹效果，将低粘
膜温度粉末和高粘膜温度粉末制作成不同颜色的材料，由于染色造粒技术是行业内通行
的，因此未在案例中特别注明。

[0035] 对实施例制备得到的低粘膜温度粉末和高粘膜温度粉末及对比例制备得到的粉末A和粉末B的粘膜温度差进行检测，并观察表面花纹情况，其中通过低粘膜温度粉末形成
的表面花纹占单位面积的百分比来表征花纹的差异，花纹占单位面积理想百分比为低粘模
温度粉末占复合粉末的质量比，结果如下表所示。

[0036] 项目 粘膜温度差 理想百分比 实际百分比实施例1 19℃ 1％ 1.69％
实施例2 36℃ 10％ 43.83％
实施例3 50℃ 19.9％ 58.76％
对比例1 3℃ 9.09％ 4.95％
对比例2 2℃ 9.09％ 2.57％
对比例3 0.5℃ 9.09％ 0.98％
对比例4 50℃ 30％ 100％(断面分层)
对比例5 5℃ 9.09％ 6.18％

[0037] 从上表可以得知，不添加附着剂、离型剂，或者添加超过限定的范围，或者制备得到粉末的粒径、粉末流动性超过限定的范围，均会使得材料之间的粘膜温度差过小，从而导
致低粘膜温度粉末形成的表面花纹占单位面积的百分比过小，并且，添加附着剂、离型剂是
影响粘膜温度差的最主要因素。而当两种粉末的配比超过限定范围，低粘膜温度粉末过多
时，低粘膜温度粉末直接形成完整的一层膜，不具有花纹表面效果。

[0038] 应当理解，本发明的实施并不局限于上述实施例，对本发明所做的任何形式上的变通和/或改变都将落入本发明保护范围。

[0039] 在本发明中，若非特指，所有的份、百分比均为重量单位，所有的设备和原料等均可从市场购得或是本行业常用的。若无特别指明，实施例采用的方法为本领域通用技术。